C++ 中 map 容器的内存释放机制及内存碎片管理

古城微笑少年丶 2023-01-03 12:56 904阅读 0赞

# C++ 中 map 容器的内存释放机制及内存碎片管理 #

C++ 中的容器很好用，比如 vector， map 等，可以动态扩容，自己管理内存，不用用户关心，但是在某些极端情况下，如果内存比较紧张的情况下，可能用户对于这些容器自己的管理规则（主要是释放规则）就不太满意了。

## 1. erase, clean ##

通常在使用 map 的时候直接通过 erase，或者 clean 方法就可以删除数据，如果结合智能指针，用户不用关心内存的问题。但是需要注意的是，调用 erase 或者 clean 方法后，内存并没有立马释放，你仅能认为在某个时刻会自动释放。

下面的代码模拟了这一现象。第一个循环创建了一个 map，第二个循环清理数据。

#include <opencv2/opencv.hpp>
    #include <map>
    
    using namespace cv;
    using namespace std;
    
    int main(void)
    {
    	map<int, shared_ptr<Mat>> m;
    
    	for (int i = 0; i < 1000; ++i)
    	{
    		const char* imagename = "D:\\Code\\test\\image\\t\\bb.png";
    
    		Mat img = imread(imagename);
    		shared_ptr<Mat> p = make_shared<Mat>(img);
    		m.insert(pair<int, shared_ptr<Mat>>(i, p));
    	}
    	
    	for (int i = 0; i < 1000; ++i)
    	{
    		m.erase(i);
    	}
    
    	cvWaitKey(0);
    
    	return 0;
    }

创建 map 的过程中内存占用持续上涨。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2t1d2VpY2Fp_size_16_color_FFFFFF_t_70]

但是清理数据过程中并没有立即释放内存。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2t1d2VpY2Fp_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

但是继续运行，内存被释放了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2t1d2VpY2Fp_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 2. 清理内存 ##

在使用容器的过程中，如果存在频繁的插入/清除数据的动作，那么很容易就会造成内存碎片。对于 vector（包括string）可以通过 swap 等手段（参考[C++11 中 vector 的基本操作及使用注意事项][C_11 _ vector]）来立即释放内存，但是 map 好像并没有（参考：[知乎回答][Link 1]）。

Linux 下的 glibc 提供了 malloc\_tim() 函数，但是 windows 下并没有。通过 malloc\_trim() 函数可以清理内存碎片。调用代码如下。

#include <opencv2/opencv.hpp>
    #include <map>
    #include <malloc.h>
    
    using namespace cv;
    using namespace std;
    
    int main(void)
    {
    	map<int, shared_ptr<Mat>> m;
    
    	for (int i = 0; i < 1000; ++i)
    	{
    		const char* imagename = "D:\\Code\\test\\image\\t\\bb.png";
    
    		Mat img = imread(imagename);
    		shared_ptr<Mat> p = make_shared<Mat>(img);
    		m.insert(pair<int, shared_ptr<Mat>>(i, p));
    	}
    	
    	for (int i = 0; i < 1000; ++i)
    	{
    		m.erase(i);
    		malloc_trim(0);	// 0 is for heap memory
    	}
    
    	cvWaitKey(0);
    
    	return 0;
    }

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[C_11 _ vector]: https://blog.csdn.net/kuweicai/article/details/108577644
[Link 1]: https://www.zhihu.com/question/19752706/answer/23215549